DE1660392C

DE1660392C - Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril-Verbundfaden

Info

Publication number: DE1660392C
Application number: DE19661660392
Authority: DE
Inventors: Kazumi; Kuratani Keijiro; Minami Shinsaku: Saidaiji Tsutsui Nobuhiro: Okayama Nakagawa (Japan)
Original assignee: Japan Exlan Co., Ltd., Osaka (Japan):
Priority date: 1965-09-25
Filing date: 1966-09-21
Publication date: 1973-02-01

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstcl lung eines schraubenförmig gekräuselten Verbundfadens aus mindestens zwei Spinnlösungen des gleichen Acrylnitril-Polymerisats mit verschiedenen Konzentrationen, wobei der frisch gesponnene Gelfaden gewaschen, verstreckt, im entspannten Zustand bei unter 80°C gtjocknet und abschließend bei mindestens 110°C gedämpft wird.

Es ist üblich, einem Textilfaden durch mechanisches Biegen desselben eine Kräuselung zu verleihen. In neuerer Zeit wurde ein Verbundfaden entwickelt. " der dazu befähigt ist, eine verbesserte Kräuselung auszubilden, wobei dieser zusammengesetzte Faden aus zwei oder mehr ungleichen Polymerkomponenten besteht, die sich voneinander im thermischen Verhalten unterscheiden und nebeneinander entlang der gesamten Länge des Fadens angeordnet sind.

Aus der belgischen Patentschrift 633,098 ist ein Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Verbundfäden bekannt, bei welchem die aus zwei Polyacriylnitrilkomponenten verschiedener Konzentration bestehenden Verbundfaden verstreckt, gewaschen und ge trocknet werden und abschließend im entspannten Zustand bei einer Temperatur von wenigstens 110°C gedämpft werden. Bei diesem Verfahren beruht die Entwicklung der Kräuselung auf dem Unterschied in der Wärmeschrumpfung zwischen den den. Verbundfaden bildenden Komponenten.

Aus der französischen Patentschrift 1,336,441 ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyamidfäden in einem Schmelzspinnverfahren bekannt, wobei diese Polymerisate zwar chemisch von derselben Art sind, jedoch hinsichtlich Doppelbrechungsindex oder Viskosität unterschiedlich sind. Bei einem solchen Verbundfaden können durch Hitzebehandlung Kräuselungen entwickelt werden.

Während der übliche Verbundfaden eine Kräuselung aufgrund des Unterschiedes im thermischen Schrumpfen ihrer zwei oder mehr verschiedenen Polymerkomponenten ausbildet, ergibt die vorliegende Erfindung wirksame Kräuselungen aufgrund der speziellen Verarbeitung der Fäden, die aus Spinnlösungen mit verschiedenen Konzentrationen aus gleichem Polymeren hergestellt sind.

Ein mit Wasser durchweichter gequollener Faden im Gelzustand wird erhalten, wenn eine Spinnlösung eines Polymeren, das überwiegend aus Acrylnitril besteht, in einem wäßrigen Bad koaguliert bzw. ausgefällt wird. Er bleibt selbst nach dem Passieren durch die Stufen des Waschens und Heißverstreckens gequollen, da jedoch der Quellgrad vor allem von der Konzentration des Polymeren in den extrudierten Spinnlösungen abhängt, wird aufgrund des- Unterschiedes im Quellen der Komponenten eine Schraubenkräuselung erhalten, wenn ein Verbundfaden, der aus zwei oder mehr Lösungen eines einzigen Polymeren besteht, die verschiedene Grade an Quellfähigkeit besitzen, ohne Spannung getrocknet wird. Die vorliegende Erfindung beruht auf dieser Feststellung.

Da der Quellgrad eines mit Feuchtigkeit beladenen Gelfadens wesentlich durch die Wärme im spinnverfahren beeinflußt wird, ist es notwendig, solche Spinn bedingungen zu wählen, welche den Unterschied im Queilgrad zwischen den den Gelfaden ausmachenden Komponenten nicht vermindern.

Deshalb ist es erforderlich, daß bei der Stufe der Trocknung oder Verdichtung eines Acrylnitril Gelfa dens, der aus zwei oder mehr Komponenten mit ver schiedenem Quellgrad besteht, nach der Heißverstrek kung dieser Faden einer Temperatur unter 80°C in re laxiertem Zustand unterworfen werden muß. damit die dreidimensionale Schraubenkräuselung wirksam aufgrund eines Unterschiedes im Schrumpfen der Komponenten des Fadens während der Trocknung ausgebildet werden kann, wobei diese Unterschiede im Schrumpfen ihrerseits von dem Unterschied im Quellen der Faserkomponenten herrühren. Wenn der Gelfaden bei irgendeiner Temperatur über 8O⁰C ge trocknet wird, ist das thermische Schrumpfen des Fa dens zu groß und vermindert den Unterschied in der Schrumpfung zwischen seinem Komponenten, wo durch die Ausbildung einer dreidimensionalen Krause lung nachteilig beeinflußt wird. Außerdem ist es not wendig, jeden der Fäden voneinander unbehindert und frei beweglich während der Trocknungs- oder Verdichtungsstufe zu lassen, um eine wirksame Aus bildung der dreidimensionalen Kräuselung zu gewähr leisten.

Der Verbundfaden, dessen Möglichkeit zur Ausbil dung von Schraubenkräuselungen im Trocknungs oder Verdichtungsarbeitsgang vollständig erzielt ist. wird dann mit heißem, gesättigtem Wasserdampf be handelt, wodurch die dreidimensionale Kräuselung fixiert und gleichzeitig der Faden entspannt wird. Da jedoch der erfindungsgemäß behandelte Verbundfaden aus einer einzigen Art von Polymeren besteht, ist das thermische Schrumpfen ihrer Komponenten praktisch gleich, wenn sie bei hohen Temperaturen gedämpft werden, die einen hohen Grad an thermischer Schrumpfung hervorrufen, und als Ergebnis würde die Neigung bestehen, daß die dreidimensionalen Schraubenkräuselungen, die in der Stufe der Trocknung oder Verdichtung ausgebildet wurden, verlorengehen.

Um daher entsprechend der anmeldungsgemäßen Aufgabenstellung das Verschwinden der Schraubenkräuselungen im Verlauf des Dämpfens in relaxiertem Zustand zu vermeiden, ist es notwendig, dafür zu sorgen, daß die Fäden ohne Spannung während des Dämpfens gehalten werden können, und außerdem die schon ausgebildeten Schraubenkräuselungen ihre Form beibehalten können.

Dies kann erreicht werden, indem man den Faden dessen Schraubenkräuselung im Verlauf des Trocknungs- oder Verdichtungsarbeitsganges ausgebildet wurde, derart in Falten auf den Boden eines Behälters, der vorzugsweise z. B. aus Drahtgewebe oder gelochten Platten besteht, fallenläßt, daß der Faden in vielen parallelen Längen angeordnet ist, und dann der Behälter mit einem Deckel geschlossen wird der aus Drahtnetz oder gelochten Platten besteht Die erfindungsgemäße Aufgabenstellung wird deshalb dadurch gelöst, daß der getrocknete Faden zum Dämpfen iü einen Behälter zu horizontal verlaufenden parallelen Falten entspannt und mit einer Dichte von 0 2 bis 0,005 g/cm³ abgelegt wird und der Behälter anschließend derart um 90° geschwenkt wird, daß die durch den Faden gebildeten Falten senkrecht verlaufen, woraufhin das Dämpfen des Fadens durchgeführt wird.

In dem :.m 90° gekippten Behälter liegen die parallelen Längen des Fadens auch parallel mit der Richtung der Schwerkraft, in welchem Zustand die auf die Einzelfaden wirkenden Zugkräfte auf ein Mini mum gebracht sind. Der Faden wird in diesem relaxierten Zustand in Dampf wärrr.ebehandelt. wodurch die dreidimensionale Schraubenkräuselung dauerhaft gemacht wird und gleichzeitig die Wirkung der Entspannungswärmebehandlung erhalten wird. Um diesen doppelten Zweck zu erreichen, muß die Wasserdampfbehandlung bei einer Temperatur von wenig stens 110 "C durchgeführt werden.

Bei einer bevorzugten Aasführungsform der Erfindung wird der Verbundfaden aus Acrylnitrilspinnlösungen hergestellt, deren Unterschied der Konzentration an Polymeren zwischen den zwei oder mehr Spinnlösungen größer als etwa 2% ist.

Die Kräuselung des erfindungsgemäß hergestellten Veroundfadens, die sich bei einer solchen Kräuselfixierungs- und Entspannungswärmebehandlung ergibt, ist gegen Wärme außerordentlich beständig, und wenn dieser Verbundfaden gestreckt wird, bis seine Cchraubenkräuselung verschwindet, und dann in heißes Wasser eingetaucht wird, erlangt er die Schraubenkräuse lung sofort wieder. Der erfindungsgemäß hergestellte Verbundfaden weist eine dreidimensionale Schraubenkräuselung auf. die gegenüber der herkömmlichen mechanischen Kräuselung sowohl bezüglich der Bau schigkeit als auch des Griffes überlegen ist. Da der erfindungsgemäß hergestellte Verbundfaden tatsächlich aus einer einzigen Art von Polymeren besteht, erfolgt weder eine ungleichmäßige Färbung noch eine Aufspaltung der Komponenten, was charakteristische Erscheinungen von bekannten Verbundfaden sind, die aus ungleichen Polymeren bestehen.

Der Ausdruck Acrylnitril-Polymerisat, wie er hier verwendet wird, bedeutet, daß die Polymeren überwiegend aus Acrylnitril bestehen, einschließlich der Mischpolymeren von Acrylnitril und anderen Vinylmonomeren, die damit mischpolymerisierbar sind, sowie der gemischten Polymeren mit anderen Polymeren. Zu anderen Vinylmonomeren und anderen Verbindungen, die mit Acrylnitril mischpolymerisierbar sind, gehören beispielsweise Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylsäure. Methacrylsäure und andere Acrylsäurederivate, Acrylamid, N-Methylolacrylamid und seine verwandten Derivate, Vinylpyridin und seine Derivate, Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure und seine Derivate sowie alle anderen Monomeren, die mit Acrylnitril mischpolymerisierbar sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die Anwendung bei Fällen, bei welchen das Polymere vom Acrylnitriltyp in einem Lösungsmittel gelöst ist, wie wäßrigen Lösungen von Natriumthiocyanat, Salpetersäure, Zinkchlorid, Dimethylformamid oder Dimethylsuloxid, und die erhaltene Spinnlösung unter Verwendung eines wäßrigen Fällungsbades naßgesponnen wird.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung. Alle ίο Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen.

Beispiel

Ein aus 90% Acrylnitril, 9,5% Methylacrylat und 0.5% Natriummethallylsulfonat bestehendes Mischpolymers wird in 49prozentigen wäßrigen Lösungen von. Natriumthiocyanat gelöst, um zwei Arten von Spinnlösungen herzustellen, de en Konzentrationen an Mischpolymeren 8.5% und 11% betragen. Gleiche Teile der Spinnlösungen werden durch eine Extrudiervorrichtung. mit welcher zwei Dosierungspumpen verbunden sind, in eine lOprozentige wäßrige Lösung

2i von Natriunvhiocyanat bei 0°C extrudiert. Der erhaltene Faden wird mit Wasser bei 30°C gewaschen und dann in siedendem Wasser auf das 9fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt. Die in diesem Bei spiel verwendete Spinndüse hat 6532 Öffnungen von

so jeweils 0,09 mm Durchmesser. Kabel dieses Fadens werden dann im Heißluftstrom bei 40°C. 60° C, 80°C. 100° C bzw. 120° C ohne Spannung 60 Minuten lang getrocknet.

Diese Proben werden in parallelen Falten in einen

3i Behälter aus perforierten Platten von 20 cm χ 20 cm derart fallengelassen, daß jede Falte des Fade.is etwa 20 cm mißt und die Dichte des Fadens etwa 0,05 g/cm³ beträgt. Der Behälter wird mit einem gelochten Deckel verschlossen und aann um 90°C gekippt. In diesem Zustand wird der Faden einer Kräuselfixierung und Wärmebehandlung in entspanntem Zustand in gesättigtem Wasserdampf bei 125°C 10 Minuten lang unterworfen.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.

Trocken- ⁵⁰ temperatur (Heißluft)	40	°C	60°C	80 °C	100°C	120°C
Kräuselgrad (%) vor dem _u Dämpfen	1	1,4	7,1	6.5	3,8	2,3
nach dem Dämpfen	1	1,4	7,4	6.5	3.5	2,5

Wie in der Tabelle gezeigt ist, wird praktisch keine Kräuselung erhalten, wenn der Faden bei 100°C oder höher getrocknet wird. Die Monofäden dieser Proben, die bei 40°C, 60°C bzw. 80°C getrocknet und dann mit Wasserdampf, wie oben, behandelt sind, werden in heißem Wasser bei 95° C und bei Zimmertemperatur 20% verstreckt, bis die Kräuselungen vollständig verschwinden. Wenn dann die Einzel-

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fäden in heißes Wasser bei 95 °C in entspanntem Zu- neten Proben in einen perforienen Behälter, wie oben,

stand eingetaucht werden, werden die dreidimensiona- gepackt und ohne Kippen um 90 °C mit gesättigtem

len .ichraubenkräuselungen vollständig wiederherge- Wasserdampf bei 125°C 10 Minuten lang behandelt

stellt. Wenn andererseits die ohne Spannung in hei- werden, ist feststellbar, daß ein gewisses örtliches Ver-

ßen Luftströmen bei 40 °C, 60 °C bzw. 80 °C getrock- s schwinden der Kräuselung in dem Faden erfolgt.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines schraubenförmig gekräuselten Verbundfadens aus mindestens zwei Spinnlösungen des gleichen Acrylnitrfl-Polymerisats mit verschiedenen Konzentrationen, wobei der frisch gesponnene Gelfaden gewaschen, verstreckt, im entspannten Zustand bei unter 80°C getrocknet und abschließend bei mindestens 110°C gedämpft wird, dadurch gekennzeichnet, daß der getrocknete Faden zum Dämpfen in einen Behälter zu horizontal verlaufenden parallelen Falten entspannt und mit einer Dichte von 0,2 b^:s 0,005 g/cm³ abgelegt wird und der Behälter anschließend derart um 90° geschwenkt wird, daß π die durch den Faden gebildeten Falten senkrecht verlaufen, woraufhin das Dämpfen des Fadens durchgeführt wird.